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图1为主轴箱结构示意图,主轴固定端前支承为一个双列圆柱滚子轴承(NN3024),二个角接触球轴承,前者承受径向载荷,后者承受轴向载荷。浮动端后支承为一个双列圆柱滚子轴承(NN3020)。主轴最高转速3500r/min。此结构配置的特点是径向负载能力大,有较高的刚度和精度,但对噪声的控制不利。在实际运转中经常产生“哧啦...哧啦...”的异常噪声,有时连续响,有时间断响,有时高速时响,有时中、低速时响。总之,这种异常噪声时有时无,毫无规律。
2 产生异常噪声的原因
可能引起异常噪声的因素如图2所示。我们在拆检有异常噪声的MJ-50CNC主轴箱时,发现绝大多数轴承滚道已研出相当明显的痕迹,严重的已出现剥落和点蚀现象。滚动轴承NBμ15润滑脂已严重污染,这与轴承配合情况和清洁度均有很大关系。对拆检零件精度检测结果如下:
(1)前、后轴承套与箱体孔配合过盈0.008~0.025mm。
(2)前、后轴承套与轴承外环配合过盈0.005~0.02mm。
()轴承预紧量过大,用手轴向提压轴承外环相当费劲,通过重新预紧测算,径向预紧量在0.01mm左右(不包括轴承套与箱体孔、轴承外环的盈配合量)。
(4)前后轴承套圆度0.002~0.006mm,个别达0.01mm。
(5)前后轴承端盖轴向预紧量0.04~0.09mm。
(6)有的主轴箱高速运转时有振感,但主轴组件动平衡精度均达G2.5级,符合要求。
(7)主轴后端皮带轮槽径向圆跳动0.02~0.07mm。
(8)主轴箱前后箱体孔圆度、同轴度在0.005mm之内。
(9)主轴与轴承锥孔接触面积60%~80%。
(10)主轴各项精度基本合格。
综合以上因素,引起异常噪声的主要原因为:
(1)主轴箱体孔与轴承套、轴承套与轴承外环配合过盈量过大,引起轴承变形;
(2)轴承预紧量过大,引起轴承变形;
(3)各件清洁度低,特别是轴承,污物损伤滚道或使润滑脂失效;
(4)轴承端盖轴向预紧量过大,引起轴承外环不均匀变形。
3 解决措施
3.1调整轴承预紧量
从NSK NN3020双列圆柱滚子轴承为例,分析轴承径向间隙与轴承寿命、刚性之间的关系。从图3可以看出,轴承径向间隙在-0.003~0.004mm较为合理,过盈0.002mm时疲劳寿命最高,过盈量再增加,则寿命急剧下降。
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